0 引言
多路輸出技術(shù)中一個重要性能指標(biāo)就是負(fù)載交叉調(diào)整率的問題，我們通常采用變壓器副邊多個繞組的方法來實現(xiàn)多路輸出。但是這種方法一般只采樣一路主輸出進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)控制，因此交叉調(diào)整性能較差。改善多路輸出開關(guān)電源交叉調(diào)整率的方法可分為無源和有源兩類。本文首先介紹了幾種傳統(tǒng)的多路輸出技術(shù)，并對其進(jìn)行了簡單的分析和總結(jié)。重點介紹了兩種新的多路輸出技術(shù)：恒流源實現(xiàn)多路輸出和PWM—PD多路輸出技術(shù)。結(jié)合典型拓?fù)涮接懥薖WM—PD技術(shù)的應(yīng)用前景。
l 傳統(tǒng)的多路輸出方法
1)無源調(diào)節(jié)
無源調(diào)節(jié)通過在次級增加一些簡單的無源器件可以使負(fù)載交叉調(diào)整率得到一定的改善。無源調(diào)節(jié)包括耦合電感調(diào)節(jié)控制和加權(quán)電壓反饋調(diào)節(jié)控制兩種，如圖1所示。前者通過將輸出電感L1、L2繞在同一磁芯上，相當(dāng)于增大了濾波電感，使輔輸出穩(wěn)壓，從而使負(fù)載交錯性能得到一定改善。加權(quán)電壓反饋調(diào)節(jié)同時檢測反饋幾路輸出電壓加權(quán)和到控制電路中，通過合理設(shè)計各路輸出反饋電壓的加權(quán)因子，調(diào)整各路輸出電壓。這兩種方法都存在調(diào)節(jié)誤差。但它們實現(xiàn)起來比較簡單，不增加電路的復(fù)雜性，適用于對輸出電壓精度要求較低的場合。
2)有源調(diào)節(jié)
有源調(diào)節(jié)也可稱為次級后置裝置調(diào)節(jié)，即通過在變壓器副邊加入一級有源調(diào)節(jié)裝置對次級整流電路進(jìn)行調(diào)整來實現(xiàn)對輔輸出電壓的調(diào)整。以正激電路為例，圖2給出了五種不同類型的次級后置裝置調(diào)節(jié)方式，他們具有各自的優(yōu)缺點。表l給出了不同類型調(diào)節(jié)方式在電路結(jié)構(gòu)、效率、性價比、調(diào)整率以及應(yīng)用場合等方面的特性比較。
2 新穎的多路輸出技術(shù)
1)恒流源實現(xiàn)多路輸出技術(shù)
傳統(tǒng)的多路輸出技術(shù)存在交叉調(diào)整率較差或者電路過于復(fù)雜等問題，恒流源多路輸出技術(shù)通過對幾個控制開關(guān)的簡單控制可很好的實現(xiàn)對不同負(fù)載的供電。
(1)工作原理
圖3給出了恒流源實現(xiàn)多路輸出的基本工作原理。如圖所示，多個平行負(fù)載分別通過一個輸出控制開關(guān)接在恒流源的后級，采用分時復(fù)用(TM)的方法，每個輸出開關(guān)在一個開關(guān)周期內(nèi)只有一段間隔時間與電流源連接，通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷時間可以控制每路輸出電容上的電壓值，實現(xiàn)多路輸出電壓。該恒流源可以用平均電流控制型Buck，Buck—Boost，SEPIC，反激等單電感PWM DC—DC變換器來實現(xiàn)，如果輸入輸出需要電氣隔離則可用正激變換器拓?fù)洹８鶕?jù)不同的電路拓?fù)洌娐房晒ぷ髟跀嗬m(xù)(DCM)模式，也可工作在連續(xù)(CCM)模式，還能實現(xiàn)輸出的雙極性。
(2)控制方法
輸出開關(guān)S1、S2、S3的占空比控制有幾種控制方法。一種是滯后控制，如圖4所示。t1時間內(nèi)第一路輸出電壓Uo1低于其下限值時，S1導(dǎo)通，電流源對輸出電容C1充電，輸出電壓逐漸升高，當(dāng)達(dá)到它的上限電壓值時，S1關(guān)斷。當(dāng)S1、S2、S3都關(guān)斷，沒有任何負(fù)載與恒流源接通時，Sr導(dǎo)通，恒流源通過Sr續(xù)流。每路輸出與恒流源的導(dǎo)通時間在一定范圍內(nèi)取決于它的滯后帶寬。采用滯后控制的功率開關(guān)管開關(guān)頻率是不斷變化的，不利于電路參數(shù)的設(shè)計。
電壓反饋控制是另一種更可取的方法，對各個開關(guān)進(jìn)行恒頻脈寬調(diào)制控制，各路輸出開關(guān)的控制信號應(yīng)選用同一斜坡信號以保持同步。以兩路輸出的Buck變換器為例，如圖5所示。VT1和VT2，VTr和VT1，VTr和VT2的驅(qū)動信號之間須有一定的死區(qū)。
恒流源實現(xiàn)多路輸出技術(shù)的方法電路磁性元器件少，控制電路簡單，如開關(guān)占空比留有一定的死區(qū)時間則各路輸出之間完全不存在負(fù)載交叉調(diào)整率的問題，但輕載時效率較低，比較適用于便攜數(shù)字電路系統(tǒng)中的儲備電源。